Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск
Вхід в абонемент


Интернет реклама УБС






Основные направления и достижения биотехнологий

биотехнологии называют сознательное производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью биологических объектов и процессов. Биотехнология возникла на заре цивилизации, когда первобытный человек научился не просто собирать полезные для себя растения, но и выращивать их на обрабатываемых полях, не только охотиться на диких зверей, но и разводить прирученных животных. Эта первоначальная биотехнология значительно облегчила жизнь человека, потому что она начала получать значительно больше пищи и сырья для изготовления одежды, а затрачивала на это меньше труда. Постепенно биотехнология совершенствовалась, человек начал создавать новые сорта культурных растений и породы домашних животных, учиться эффективнее их использовать.

В начале XX в., когда, казалось бы, человек научился получать от природы все, что можно, возникла новая наука - генетика. Однако прошло почти 50 лет, пока ее результаты стали приносить пользу. Сознательным сочетанием случайных наследственных изменений (мутаций) человек научился создавать все более совершенные сорта и породы, а также разновидности (штаммы) полезных микроорганизмов, на основе которых возникла микробиологическая промышленность (см. выше).

В 50-х годах нашего века возникла новая наука - молекулярная биология, а еще через 20 лет на ее основе - генная инженерия. Всего 10 лет понадобилось ей, чтобы дать биотехнологии новое оружие: принципиальную возможность сознательно создавать организмы, которые производили соединения и осуществляли процессы, необходимые человеку. То есть можно утверждать, что возникла новая биотехнология, которая обещает человеку небывалый прогресс.

Когда говорят о новой биотехнологии, то имеют в виду генетическую и клеточную инженерию, которые создали возможность переработки наследственного аппарата организмов.

Клеточная инженерия

Растения имеют ряд преимуществ перед животными, потому что почти у всех растений можно получить из одной соматической клетки целое растение, которая обладает способностью к оплодотворению и образованию семян. На этом этапе действует клеточная инженерия, развитие которой связано с техникой культивирования клеток и тканей высших организмов, которая пробила себе дорогу в промышленность.

При культивирования клетки высших растений могут рассматриваться как типичный микрообъекты, что позволяет применять к ним не только технологию и аппаратуру, но и логику экспериментов, которые приняты в микробиологии. Культивируемые клетки в ряде случаев сохраняют тотипотентность, т.е. способность перейти к выполнению программы, в результате которого из культивируемой соматической клетки возникнет целое растение, которое способно к нормального роста и размножения.

Кроме того, нужно подчеркнуть, что техника культуры соматической клетки сейчас становится исключительно важным инструментом в генетической инженерии и биотехнологии.

Для культивирования могут использоваться клетки опухолевых тканей, клетки различных органов, лимфоциты, фибропласты, эмбрионы и т.д. Очень часто используются для научных целей перевиваими линии, которые можно культивировать как угодно долго. Это клетки почек человека и животных, раковые клетки человека (Hela) т.д.

Клетки животных и человека выращивают в специальных средах в виде монослою на стекле. Для выращивания суспензионных культур используют самые сосуды-Хемостат, ферментеры, флаконы.

Чтобы клетки хорошо росли, необходимо их постоянное перемещение. Для этого разработаны способы культивирования клеток по принципу непрерывного изменения среды (Хемостат). Культивирование клеток проводят при определенной температуре (37оС) и РН среды (6,8 ... 7,5). Основными компонентами сред для культуры являются: минеральные соли, аминокислоты, витамины, антибиотики. Сейчас технология культивирования некоторых типов клеток животных настолько хорошо отработана, что может широко использоваться в производственных условиях для получения различных продуктов.

Применение культуры клеток человека и животных для практических целей началось впервые из работ, в которых была продемонстрирована возможность выращивания вирусов в культивирующих клетках. Для этого были (1949 г.) использованы клетки почек человеческого зародыша, почек взрослых обезьян, клетки курьячого эмбриона, а также клетки перевиваимих линий - Hela, BHK-21 (клетки почки эмбрионов хомяка) т.д.. Применение метода клеточных культур позволило наладить наращивания вирусов в необходимом количестве и в достаточно чистом виде, что способствовало развитию диагностики вирусных заболеваний и получению необходимых для медицины вакцин.

Важное значение для развития клеточной биотехнологии имели труды по гибридизации соматических клеток. В 1960 г. французский ученый Ж.Барський впервые обнаружил, что соматические клетки животных способны сливаться и объединять генетическую информацию двух родительских клеток. Но образование гибридных клеток в обычных условиях происходит очень редко.

Поэтому была разработана техника гибридизации соматических клеток с использованием инактивированных вирусов парагриппа типа Сендай, способного "склеивать" и сливать клетки между собой. При получении вируса Сендай удалось добыть гибриды клеток совершенно разных видов организмов. Известны межвидовые гибридные клетки, например человека и мыши, цыплята и человека, москитов и человека, коровы и норки и другие. Оказалось возможным также гибридизировать клетки из различных тканей, например лимфоциты и фибропласты, нормальные и опухолевые клетки.

Метод гибридизации соматических клеток животных и человека сейчас нашел исключительно важное применение для получения моноклональных антител.

Известно, что антитела, образующиеся в организме в ответ на введение антигена (бактерии, вируса и т.д..), являются белками, называемые иммуноглобулинами и защищают организм от болезней. Но любое чужеродное тело, которое вводится в организм, это смесь различных антигенов, которые будут возбуждать продукцию различных антител. К тому же в сыворотке крови имунизованих животных антитело всегда смесью, состоящей из антител, продуцируемых различными лимфоидными клетками. И для практических целей необходимы антитела одного типа, т.е. моноспецифических сыворотки с одним типом антител. Очистка одного типа антител от смесей - дело очень сложное и трудоемкое. И вот в 1975 г. Келером и Мильдштеймом был разработан способ получения гибридов между лимфоцитами мышей, имунизованих перед этим каким-то антигеном и культивуюмимы опухолевыми клетками костного мозга (миеломная клетками).

Эти гибридные клетки получили название гибридом. Они объединили в себе способность лимфоцита образовывать необходимые антитела (одного типа) и способность опухолевых бесконечно долго размножаться на искусственных средах. Культивируя гибридом, а затем имизуючы ими животных, можно получить антитела требуемого типа и в неограниченных количествах. Показано, например, что 50 ... 100 мышей можно получить грамма моноклональных антител. Моноклональные антитела, полученные указанным, сейчас используются в различных областях медицины и биологии.

Производство моноклональных антител занимает сейчас одно из ведущих мест в биотехнологии. Кроме широкого использования в фундаментальных исследованиях они применяются для получения препаратов биологически активных веществ высокой чистоты, широко используются как диагностические реагенты, например для определения групп крови. Моноклональные антитела оказались перспективными для лечения ряда заболеваний, и в особенности для лечения больных злокачественными опухолями.

Можно выделить 3 направления создания новых технологий на основе культивирования клеток и тканей растений:

Первое - получение промышленным путем ценных биологически активных веществ растительного происхождения. Так полученные мутантные клеточные линии раувольфии


Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19